Baccalauréat Sciences épreuve anticipée 2016 série ES et L

M. Christophe Sauty

Description

16SCELMLR1 BACCALAURÉAT GÉNÉRAL SESSION 2016 SCIENCES Mardi 21 juin 2016 ÉPREUVE ANTICIPÉE SÉRIES ES et L 'XUpH GH O¶pSUHXYH KHXUH - Coefficient : 2 Le sujet comporte 12 pages, numérotées de 1/12 à 12/12. Annexe à rendre avec la copie page 12/12 /¶XVDJH GH OD FDOFXODWULFH Q¶HVW SDV DXWRULVp Le candidat traite les trois parties du sujet. Page 1 sur 12 PARTIE 1 :NOURRIR/¶+80$1,7e (8POINTS) /¶DJURIRUHVWHULH /¶DJURIRUHVWHULH FRQVLVWH j DVVRFLHU VXU XQH PrPH SDUFHOOH XQH FXOWXUH RX XQH SUDLULH SRXU O¶pOHYDJH DYHF XQH SODQWDWLRQ G¶DUEUHV HQ FURLVVDQFH YRLU illustration ci-contre). 2Q FKHUFKH j FRPSUHQGUH HQ TXRL O¶DJURIRUHVWHULH HVW XQ H[HPSOH G¶DJULFXOWXre durable. Photo : Christian Dupraz±INRA (Institut National de la Recherche Agronomique) Document 1 O¶DJURIRUHVWHULH XQH SUHPLqUH UpSRQVH j FHUWDLQHV GLIILFXOWpV DFWXHOOHV ème -XVTX¶DXmilieu du XXsiècle, le paysage agricole européen se présentait sous forme de bocage : les parcelles cultivées étaient morcelées et bordées de haies ou de lignesG¶DUEUHV /¶HVVRU GH OD PpFDQLVDWLRQ HW GH O¶LQGXVWULH FKLPLTXH D DORUV FRQGXLW j XQ DUUDFKDJH PDVVLI GHV arbres de manière à pouvoir travailler de plus grandes parcelles.

Informations

• Publié par: Fil_Bac2016
• Publié le: 21 juin 2016
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Extrait

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BACCALAURÉAT GÉNÉRAL

SESSION 2016

SCIENCES Mardi 21 juin 2016

ÉPREUVE ANTICIPÉE

SÉRIES ES et L

Durée de l’épreuve : 1 heure 30- Coefficient : 2

Le sujet comporte 12 pages, numérotées de 1/12 à 12/12 . Annexe à rendre avec la copie page 12/12

L’usage de la calculatrice n’est pas autorisé.

Le candidat traite les trois parties du sujet.

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PARTIE 1 : NOURRIRL’HUMANITÉ (8 POINTS) L’agroforesterie L’agroforesterie consiste à associer, sur une même parcelle, une culture (ou une prairie pour l’élevage) avec une plantation d’arbres en croissance (voir illustration ci-contre). On cherche à comprendre en quoi l’agroforesterie est un exemple d’agriculture durable. Photo : Christian Dupraz–INRA (Institut National de la Recherche Agronomique) Document 1: l’agroforesterie : une première réponse à certaines difficultés actuelles ème Jusqu’aumilieu du XX siècle, le paysage agricole européen se présentait sous forme de bocage : les parcelles cultivées étaient morcelées et bordées de haies ou de lignesd’arbres.

L’essor de la mécanisation et de l’industrie chimique a alors conduit à un arrachage massif des arbres de manière à pouvoir travailler de plus grandes parcelles.

On constate cependant à l’heure actuelle une stagnation des rendements, une régression de la biodiversité, une résistance croissante des ravageurs et des mauvaises herbes ainsi que parfois  une pollution des nappes phréatiques par les ions nitrate NO 3 . Pour proposer des solutions aux problèmes rencontrés, des chercheurs de l’INRA ont mené plusieurs expérimentations de systèmes agroforestiers, dont une association blé-noyers, pendant plus de trente ans. Ils ont alors montré que pour des parcelles de même superficie, le rendement d’uneparcelle agroforestière est globalement supérieur à celui cumuléd’uneculture simple etd’une forêt isolée.

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Document 2 : quelques échanges de matière dans une parcelle agroforestière et dans une parcelle sans haie d’arbres

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Document 3 : les ions nitrate dans le sol

Document 3a: concentrations en ions nitrate à proximité d’une haie (coupe verticale d’un sol) pour un apport d’engrais identique de chaque côtéde la haie Pour un système agroforestier blé-noyers, la distance entre deux rangées d’arbres est d’environ 25 m. Source: d’aprèshttps://agro-transfert-bretagne.univ-rennes1.fr/

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Document 3b : rôle du complexe argilo-humique

L’altération de la roche mère et la décomposition de la matière organique dans le sol conduisent à la formation d’un agrégat, le complexe argilo- humique (C.A.H.). Celui-ci joue un rôle important lors de l’échange de matière entre le sol et les végétaux. Protocole de mise en évidence du rôle du C.A.H. : On prélève deux échantillons d’un même sol. Sur l’échantillon 1 on verse une solution d’éosine, sur l’échantillon 2 on verse une solution de bleu de méthylène.La couleur de chacune de ces solutions colorées est due à une espèce ionique.

Propriétés des colorants et observations des tests réalisés sur le sol

Éosine

Bleu de méthylène

Charge électrique de l’espèce ionique colorée

négative

positive

Couleur de la solution

orange

bleu

Observation

filtrat 1 : orange

filtrat 2 : incolore

Commentaire rédigé Présenter un ensemble d’arguments en faveur de l’agroforesterie comme exemple de pratique agricole respectant la qualité du sol et de l’eau. Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et sur vos connaissances (qui intègrent, entre autres, les connaissances acquises dans les différents champs disciplinaires).

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PARTIE 2 :

LE DÉFI ÉNERGÉTIQUE

(6 POINTS)

ème L’eau, carburant du XXIsiècle ? Jules Verne écrivait dans « L’Île mystérieuse » parue en 1875 :« […] L’eau décomposée en ses éléments constitutifs […] sans doute par l’électricité. […] Oui, mes amis, je crois que l’eau sera un jour utilisée comme combustible, quel’hydrogèneetl’oxygène,qui la constituent, utilisés isolément ou simultanément, fourniront une source de chaleur et de lumière inépuisable etd’uneintensité que la houille ne saurait avoir. […] L’eau est le charbon de l’avenir.»

Aujourd’hui, ce qu’on appelle abusivement le « moteur à eau » est-il encore un rêve d’écrivain ? Document 1 : la pile à combustible Son principe fut découvert en 1839 par William R. Grove. À l’époque, cet avocat anglais, chercheur amateur en électrochimie, constate qu’en recombinant du dihydrogène et du dioxygène, il est possible de créer simultanément de l’eau, de la chaleur et de l’électricité. Actuellement, il existe différents types de piles à combustible. Par exemple : - micro-pile à combustible (microPAC), qui ne produit que les quelques watts nécessaires à l’alimentation d’un téléphone mobile; - pile capable de produire 1 MWpour fournir de l’électricité à un immeuble collectif; - pile destinée aux applications embarquées, dans le secteur des transports. Principe général de fonctionnement d’une pile à combustible : Circuit Sens de circulation Sens de circulation des électrons dans le des électrons dans le électrique circuit électrique circuit électrique H 2 O 2 Entrée du dioxygène Réaction chimique veŶaŶt de l’air entre le dihydrogène et le Entrée du dioxygène Sortied’eau dihydrogène H 2 O Source: d’aprèshttp://eduscol.education.fr/ethttp://www.cea.fr/

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Document 2 : l'hydrogène présent partout mais disponible nulle part L’hydrogène est l'élément chimique le plus abondant dans l'Univers. Sur notre planète, on a noté quelques émanations de dihydrogène naturel, mais non exploitables en quantités significatives et à des coûts compétitifs. Production à partir des énergies fossiles Aujourd’hui, 95 % du dihydrogène est produit à partir des combustibles fossiles par reformage : cette réaction chimique casse les moléculesd’hydrocarbures(par exemple du gaz naturel constitué essentiellement de méthane CH 4 ) sous l’action de la chaleur pour en libérer le dihydrogène. Mais la production de dihydrogène par reformage al’inconvénientde rejeter du dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Production par décomposition de l'eau L’électrolysepermet de décomposer chimiquementl’eauen dioxygène et dihydrogène sousl’action d’un courant électrique. Cette solution est la plus intéressante en termes d’émission de gaz à effet de serre, à condition toutefoisd’opérercette dissociation à partir de sourcesd’énergieelles-mêmes non émettrices de dioxyde de carbone. Production directe à partir de la biomasse Cette solution est attrayante car la quantité de dioxyde de carbone émise au cours de la conversion de la biomasse en dihydrogène est à peu près équivalente à celle provenant de la photosynthèse. Source: d’aprèshttp://www.cea.fr Document 3 : la voiture électrique La région Rhône-Alpes va servir de cadre à la première expérimentation jamais réalisée en France mettant en œuvre une importante flotte de véhicules utilitaires hybrides. En effet ces véhicules utiliseront une pile à combustible et par conséquent du dihydrogène (embarqué dans des bouteilles) en complément du moteur électrique équipéd’unebatterie. Grâce au couplage batterie électrique et pile à combustible, l’autonomie des voitures électriques, usuellement comprise entre 120 km et 140 km est alors portée à 300 km. Cette pile à combustible sera constituée de quatre modules de 5 kW chacun. En théorie, le véhicule à pile à combustible ne rejette que de l’eau mais on estime qu’avec le dihydrogène issu du méthane par reformage, il rejette en moyenne 15 à 18 grammes de dioxyde de carbone par kilomètre. Un véhicule essence de taille moyenne rejette environ 150 grammes de dioxyde de carbone par kilomètre.

Source: d’aprèshttp://www.usinenouvelle.com/ethttp://www.voiture-electrique-populaire.fr/

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Question 1: Jules Verne a écrit « l’eau est le charbon de l’avenir ». Répondre à la question 1 sur l’annexe à rendre avec la copie. Question 2 : Jules Verne décrit le « moteur à eau » dans son roman. Préciser comment il envisage l’obtention du dihydrogène. Répondre à la question 2 sur l’annexe à rendre avec la copie. Question 3: On s’intéresse à la chaîne énergétique de la pile à combustible. Répondre à la question 3 sur l’annexe à rendre avec la copie. Énergie électrique - 1 : Proposition Pile à Énergie chimique combustible Énergie thermique Énergie électrique - 2 : Proposition Énergie thermique Pile à combustible Énergie mécanique - Proposition 3 : Pile à Énergie électrique Énergie chimique combustible

Question 4 : On s’intéresse à la pile à combustible utilisée en région Rhône-Alpes. Répondre à la question 4 sur l’annexe à rendre avec la copie. Question 5 : Calculer en kWh l’énergie produite par les quatre modules de la pile à combustible du document 3, si le véhicule effectue un trajet de deux heures. Question 6:

Les voitures utilisant les piles à combustible sont considérées comme des véhicules hybrides. Elles utilisent en effet le dihydrogène de leur pile à combustiblecomme source d’énergie chimique pour alimenter une batterie et un moteur électrique.

Peut-on pour autant les classer dans la catégorie « des véhicules propres » ? Pour cela, avancer un argument en leur faveur et un autre en leur défaveur, et conclure quant au qualificatif proposé « propre ».

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PARTIE 3 :

REPRÉSENTATION VISUELLE

(6 POINTS)

Et si nous ne percevions pas tous les couleurs de la même façon :c’estcequ’ontvoulu savoir deux équipes de scientifiques en comparant la perception de la couleur des Berinmos, une tribu de chasseurs-cueilleurs de Papouasie Nouvelle-Guinée à celle des Européens. On cherche à expliquer la différence de perception des couleurs entre Berinmos et Européens. Document 1 : la perception de la couleur chez les Papous Des chercheurs ont présenté aux Berinmos un nuancier composé de 160 couleurs que nous classons en huit catégories : le marron, le rouge, le rose, l’orange, le jaune, le vert, le bleu et le violet. Les Berinmos ont réparti ces couleurs selon cinq termes–wap, mehi, kel, noletwor […] Chacun des groupes a nommé les échantillons(voir la figure ci-dessous)en fonction de son vocabulaire et ainsi défini les catégories de couleurs propres aux deux cultures. On constate notamment que les frontières des couleurs ne se superposent pas, c’est-à-dire qu’une couleur unique (lenol) aux yeux des Berinmos est perçue comme deux couleurs différentes par les Européens (le vert et le bleu). Catégories de couleurs discernées par un Européen(à gauche)et un Berinmo(à droite). Source : Dossier Pour la science, La couleur Document 2 a : Cônes etvision des couleurs chez l’Homme Type de cônes fonctionnels Cônes SCônes MCônes L Maximum d’absorption des photorécepteursAutour de Autour de Autour de (en nm)437533564 Vision normale = vision trichromate XXX Vision ProtanopeXX anormale = Type de DeutéranopeXX vision daltonisme TritanopeXX dichromate

X =présence de cônes

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Document 2 b : récepteurs de la rétine présents et fonctionnels chez les Bérinmos Cône M Bâtonnet Cône S Cône L n io t 10 rp % abso LoŶgueur d’oŶde ;ŶŵͿ 400 450 500 550 600 650 700 Violet bleu vert Jaune orange rouge Source: d’aprèshttp://artic.ac-besancon.fr Document 3 a : Les linguistes ont[…]tentéd’enseignerà des anglophones la distinctionnol/wor,et à des Berinmos, les distinctions bleu/vert […]. Ils ont aussi enseigné aux deux groupes une distinction arbitraire qui n’existe dans aucune des deux langues : vert 1 et vert 2. Les Berinmos ont appris avec la même difficulté à distinguer le bleu du vert que le vert 1 du vert 2. À l’inverse, les Anglais ont eu plus de facilité à différencier le vert 1 du vert 2 que lenolduwor. La perception de couleurs différentes est plus facile lorsque les couleurs correspondent à une distinction linguistique acquise depuis longtemps. Les chercheurs ont conclu de ces résultats quel’influencedu langage est prépondérante dans la catégorisation des couleurs. La façon dont on évoque un objet oriente sa perception.

Source: d’après dossier Pour la science, La couleur Document 3 b :à propos de la plasticité cérébrale L’apprentissage va renforcer ou affaiblir des connexions synaptiques préexistantes ou en développer de nouvelles. Apprendre modifie donc la structure du système nerveux central. Chaque fois que nous apprenons quelque chose, des circuits nerveux sont modifiés dans notre cerveau.

Ainsi l’apprentissage et les expériences modifient la façon dont le cerveau va traiter les informations.

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Source: d’aprèshttp://www.cite-sciences.fr

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QUESTION On cherche à expliquer la différence de perception des couleurs entre Berinmos et Européens.

A l’aide des connaissances et des documents, expliquer pour chacune des hypothèses, si celle-ci peut être validée ou non en présentant les arguments utilisés.

Hypothèse 1 :

Hypothèse 2 :

Hypothèse 3 :

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La différence de perception de la couleur pourrait s’expliquer par undaltonisme.

La différence de perception de la couleur pourrait s’expliquer par uneencreféifded caractéristiques des photorécepteurs.

La différence de perception de la couleur mettrait en jeu des différences d’apprentissage et des phénomènes de plasticité cérébrale.

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